▲  2002년 6월 부터 2015년 4월까지 NASA에서 구름과 햇빛이 오래 머문 곳을 촬영한 통계. (흐린 부분은 구름이 오래 머문 곳, 진한 부분은 햇빛이 오래 머문 곳)

지난해 12월 파리기후협약 이후, 국내에서 열리는 대다수의 세미나와 토론제목에는‘ 기후변화’ 라는 단어가 맨 앞에 있다. 문장의 접두어가 됐다. 국가차원에서 설정된 아젠다는 이미 국내정책에 반영이 되고 있다.
여러 포럼을 통해 일반인들에게 기후변화가 야기할 것으로 예측되는 자연재해(홍수,가뭄)는 충분히 전달된 것 같다. 이를 다루는 관련 공공기관에서는 보름이 멀다하고‘ 기후변화…’ 주제의 행사가 개최되고 있다. 그렇지만 추상적인 토론에 머물고 있는 현실이다. 이제는 좀 더 기술적으로 그리고 공격적으로 지구온난화를 다룰 필요가 있다.
미국 남부 캘리포니아 대학 과학자들이 우리 주변 공기 중에 있는 이산화탄소를 농축시키지 않고 직접 메탄올로 변환하는 방법을 개발했다. 그들은 USC Loker 탄화수소 연구소에서 옅은 공기로부터 연료를 만들고 있다.
연구원들은 비교적 낮은 온도에서 공기에서 직접 CO₂를 메탄올로 변환했다.  

 

대기층서 CO₂의 양을 안정화하는 노력

▲ 지난 42만년 CO2-먼지농도-온도변화

수리야 프라카쉬와 죠지 올라 (USC Dornsife colleage of letters, Arts and Sciences)가 이끄는 작업은, 온실가스를 연소하기 쉽게 신재생 에너지를 이용해 대기층에있는 이산화탄소의 양을 안정화 하려는 광범위한 노력의 한 일환이다. 
이것은 지구 온난화를 두 가지 각도에서 동시에 공격하는 것이다. 메탄올은 내연 엔진, 연료 전지용 연료에 사용되는 청정연료이고 다양한 석유화학 제품을 제조하는 원료다. “우리는 탄소를 관리하는 것을 배울 필요가 있다. 이것은 우리의 미래다” 프라카쉬(USC Loker 탄화수소 연구소의 화학 교수)는 말했다.
연구자들은 압력하에서, CO₂에 자물쇠를 채우는 수소를 촉진하기 위 해 촉매를 첨가하면서, PEH A(펜타에틸렌헥사민, Pentaethylenehexamine)의 수용액으로 공기를 물거품으로 만들었다.

▲ 이산화탄소 포집기술

그런 다음 메탄올로 CO₂의 79%를 변환하는 솔루션을 가열했다. “물과 혼합됐지만, 결과물인 메탄올이 쉽게 증류됐다”고 프라카쉬 교수가 말했다.
새로운 프로세스는 지난해 12월 29일 미국 화학학회의 저널에 발표 된 것으로 , 프라카쉬와 올라(Olah)는 “아마 5~10년 정도 후의 일이지만 산업용까지 확장시킬 수 있도록 프로세스를 수정할 것”이라고 했다. 그는 “물론 현재는 배럴당 약 30달러의 유가와 경쟁이 되지는 않는다. 그러나 지금 우리는 화석화 된 햇빛을 태우고 있다. 우리는 석유와 가스를 고갈시키고 있다. 태양은 앞으로 50억년 머물 것이다. 그래서 자원으로써 이러한 에너지를 얻는 이점을 개선 시킬 필요가 있다”고 말했다. 

 

연구기술 투자범위 늘려야  

 

미국의 국립 해양 대기청에 의하면, 환경에 미치는 영향이 매우 큼에도 불구하고, 대기에서 이산화탄소의 실제 농도는 대략 전체 부피의 0.04%로써 상대적으로 작다. (비교: 대기 중의 불활성 기체 아르곤은 23배 더 많다. 아르곤은 겨우 총 부피의 1% 미만을 구성하고 있음)
이전까지 고온과 높은 CO₂농도를 이용하는 느린 다단계 공정을 이용했다. 이것은, 신재생 에너지원이 올라 (Olah)와 프라카쉬(Prakash)가 바라는 것처럼 프로세스에 효율적인 힘이 될 수 없다는 것을 의미한다.
그런데 새로운 시스템은 촉매의 분해를 최소화하는 온도(155도에서 발생)인 약 125℃~165℃에서 작동한다. 또한 빠른 ‘one-pot’ 공정을 만들면서 균질 촉매를 사용한다. 실험실에서, 연구진은 촉매효과의 손실을 최소화하여 프로세스를 다섯 번 실행할 수 있었다고 설명했다.
온실가스 배출이 현저히 줄어들더라도 향후 최소 50년에서 200년은 과거 배출한 온실가스로 인해 지구온난화가 지속될 것이라고 한다.
정책적인 뒷받침에 국가차원의 연구 기술에 대한 투자범위가 지금보다 훨씬 확대될 필요가 있다.

[더사이언스플러스=편집국김지연 기자] 
저널 참조 :
1.Jotheeswari Kothandaraman, Alain Goeppert, Miklos Czaun, George A. Olah, G. K. Surya Prakash. 폴리아민 과 균질 루테늄 촉매를 사용하여 메탄올에 공기중의 CO₂를 메탄올로 전환. 미국 화학 협회 저널 2016년의 전표; 138 (3)

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]